高中物理交變電流章節(jié)練習新人教選修2

1、2013物理人教選修3-2第五章交變電流章節(jié)練習（時間60分鐘，滿分100分）、選擇題（本題共9小題，每小題7分，共63分。每小題至少有一個選項符合題意,*0.0.) O 10 204060 t/nxin選對但不全的得3分，有錯選的得0分）1 . （2012 大綱全國卷）一臺電風扇的額定電壓為交流220 V。在其正常工作過程中，用交流電流表測得某一段時間內(nèi)的工作電流I隨時間t的變化如圖1所示。這段時間內(nèi)電風扇的用電量為（3.9 X10 度圖 15.5 X10 2度7.8 X 10 2 度11.0 X10 2度解析：根據(jù)電流的變化情況，分段計算求電功W= I iU0.3 X220X 10X60

2、J =3.96 X 10 4 JW= 12Ut2= 0.4 X220X 10X60 J = 5.28 X 10 4 JW= I3Ut3=0.2 X 220X40X60 J =1.056 X 10 5 J則總功 W= W+ W+ W= 1.98 X 10 5 J =5.5X102度，選項 B正確。答案：B一個阻值為2 Q的線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的電動勢為e=10V2 sin 20兀t V,當該線圈與一阻值為 8 Q的電阻組成閉合回路時，下列說法正確的是（）. t = 0時，線圈平面拉于中性面. t = 0時，穿過線圈的磁通量為0C.電阻的熱功率為 16 WD.用電壓表測路端電壓時讀數(shù)為11.

3、3 V解析：由產(chǎn)生的電動勢的表達式可知，t = 0時，電動勢為零，線圈平面位于中性面，磁通量最大，故 A對B錯；電動勢的有效值 已10 V,電阻兩端的電壓 U=由P=得P= 8 W, C錯誤。R答案：A節(jié)，是變頻電源.如圖2所示，變頻交變電源的頻率可在20 Hz到20 kHz之間調(diào)在某一頻率時，A、A兩只燈泡的熾熱程度相同。則下列說法中正確的（）A.如果將頻率增大, B.如果將頻率增大, C.如果將頻率減小, D.如果將頻率減小,Ai熾熱程度減弱、Ai熾熱程度加強、Ai熾熱程度減弱、Ai熾熱程度加強、A2熾熱程度加強A2熾熱程度減弱A2熾熱程度加強A2熾熱程度減弱解析：某一頻率時，兩只燈泡熾熱

4、程度相同，應有兩燈泡消耗的功率相同，頻率增大時,感抗增大，而容抗減小，故通過Ai的電流增大，通過 A的電流減小，故 B項正確；同理可得C項正確。答案：BC（20ii 安徽高考）如圖3所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度為 區(qū)電阻為R半彳仝為L、圓心角為45的扇形閉合導線框繞垂直于紙面的O軸以角速度3勻速轉(zhuǎn)動（O軸位于磁XXXaXXXXXX場邊界）。則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應電流的有效值為（）BL2w a.-2R2BL2CQB.2R-45XXXXpC. 4Rd.b4r解析：線框轉(zhuǎn)動的角速度為W ,進磁場的過程用時%周期，出磁場的過程用時 G周期，進、OOi 2出磁場時產(chǎn)生的感應電流大小都為I

5、=,則轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的感應電流的有效值滿足:RBL2C04R1Bl212RK (2 0 ) 2RX 1T,解得 I = R 4答案：D-XWTI- .LIL/如圖4所示，理想變壓器的副線圈上通過輸電線接有三燈泡Li、L2和L3,輸電線的等效電阻為 R,原線圈接有一個理想流表。開始時開關S接通，當S斷開時，以下說法正確的是（）A.原線圈兩端P、Q間的輸入電壓減小圖4B.等效電阻R上的功率變大C.原線圈中電流表示數(shù)變大D.燈泡Li和L2變亮解析：當S斷開時，副線圈總電阻變大，而輸入電壓不變，通過R的電流變小，由P=I2R知，B錯；由于副線圈電流變小，原、副線圈電壓不變，輸出功率減小，輸入功率也減小，

6、輸 入電流減小，C錯；變，5減小，燈泡Li與L2兩端電壓增大，D對。答案：D如圖5所示為某小型水電站的電能輸送示意圖， 發(fā) 電機通過升壓變壓器 Ti和降壓變壓器 F向用戶供電，已知 輸電線的總電阻 R= 10 Q,降壓變壓器 T2的原、副線圈匝數(shù)之比為4： 1,副線圈與用電器 R組成閉合電路。若圖5Ti、T2均為理想變壓器，T2的副線圈兩端電壓u =2200in 100兀t （V）,當用電器電阻F0= 11時（）A通過用電器 R的電流有效值是20 AB.升壓變壓器的輸入功率為4 650 WC.發(fā)電機中的電流變化頻率為100 HzD.當用電器的電阻 R減小時，發(fā)電機的輸出功率減小解析：由T2的副

7、線圈兩端電壓的表達式知，副線圈兩端的電壓有效值為220 V,電流為I220一 ,20 一、一彳1 A = 20 A,選項A正確；由于輸電線電流I = A = 5 A,所以升壓變壓器的輸入功率為P=P線+I2R=52X10 W+ 202X11 W= 4 650 W ,選項B正確；發(fā)電機中的電流變化頻率與Ta的副線圈兩端電壓的頻率相同，也為50 Hz,選項C錯誤；當用電器的電阻 R減小時，其消耗的功率變大，發(fā)電機的輸出功率變大，選項 D錯誤。答案：AB如圖6所示，某理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)均可調(diào)節(jié)， TOC o 1-5 h z 原線圈兩端電壓為一最大值不變的正弦式交變電流， 在其他條 件不變的情

8、況下，為使變壓器的輸入功率增大，可使 （）A原線圈匝數(shù)m增加圖6副線圈匝數(shù)n2增加C.負載電阻R的阻值增大D.負載電阻R的阻值減小 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 222i U ni _ _ . UUn2 2 1 U n2 一一斛析：由變壓比&=n及P入=P出可得P入=P出=12U2= R = （-n_） *口= n 2r ,又原線圈 兩端電壓U1（交變電流的有效值）恒定，故選項B、D正確。答案：BD8. （2011 四川高考）如圖7所示，在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動的矩形線圈 TOC o 1-5 h z 的周期為T,轉(zhuǎn)軸OQ垂直于磁場方向，線圈電阻為

9、 2 Q o從線圈平面與 磁場方向平行時開始計時，線圈車圻 60。時的感應電流為 1 A。那么（）A.線圈消耗的電功率為 4 WB.線圈中感應電流的有效值為2 A，一一一八、一，一一，一、，2 71C.任意時刻線圈中白感應電動勢為e=4cos-tD.任意時刻穿過線圈的磁通量為= sin 宅t兀 T解析：從線圈平面平行于磁感線開始計時，正弦交變電流的感應電動勢的一般表達式為e= Ecos 0 ,且該式的成立與轉(zhuǎn)軸的位置無關（轉(zhuǎn)軸平行于磁感線的情況除外），則感應電流ie En，一一,Em 12=r= Rcos 0 ,由題給條件有：1 = 2*2，Em= 4 V,則I m= 2 A, I有效=42

10、A ,電功率 P= I有效R= 4 W,所以A正確，B錯誤。e = 4cos w t = 4cosT-1,即 C正確。由 Em= BScO = m 二-得 m=, 故 =所t ,即 D錯誤。 TOC o 1-5 h z I兀T I答案：AC如圖8所示，一只理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是10：1,原線圈接入電壓為 220 V的照明用電，一只理想二極管和一個阻值為10 Q的電阻 R串聯(lián)接在副線圈上。則以下說法中正確的是（）A1 min內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為1 452 JB.電壓表的讀數(shù)約為 15.6 VC.二極管兩端的最大電壓為22 VD.若將R換成一個阻值大于10 Q的電阻，則電流表讀數(shù)變大U

11、 ni解析：由得12=22 V,由于二極管的單向?qū)щ娦?當交變電流反向不導通時,二極管兩端電壓的最大值為 226V, C錯誤，電壓表的讀數(shù)為 R兩端電壓的有效值，因只有一半 TOC o 1-5 h z 12 Tll 一 U 22一 ，時間有電流通過 R,由有效值定義有 RX2=- T,解得ll=亞=亞 W 15.6 V, B項正確。R22222上1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量 Q=RRx t=0X60 J = 1 452 J, A項正確。當R增大時，輸出功率變小，輸入功率變小，電流表讀數(shù)變小，D錯誤。答案：AB二、計算題（本題共3小題，共37分。解答過程應寫出必要的文字說明、方程式和重要 的演算步驟）（1

12、0分）如圖9所示，理想變壓器有兩個副線圈，原線圈 1接 220V的交流電源，副線圈 2的匝數(shù)為30匝，兩端接有“12 V 12 W的 I !燈泡L正常發(fā)光，副線圈3的輸出電壓為110 V,兩端接有電阻 R通過 :R的電流為0.4 A ,求：副線圈3的匝數(shù)ri3；(2)原線圈1的匝數(shù)ni和通過它的電流Ii。 TOC o 1-5 h z U n2 U 110 一斛析：(1)由 n=，得n3 = n2 =30= 275(匝)。U3 n3U 12. , u n1U 220(2)由&=吊，得 n1= Qn2= 2-x 30= 550 (匝)；由 R = B+ P3= 12 W+ 110X0 .4 W =

13、 56 WR 56得原線圈中的電流 I1 = U= 玩 A = 0.255 A。答案：(1)275 匝 (2)550 匝 0.255 A(12分)(2012 安徽高考)圖10甲是交流發(fā)電機模型示意圖。在磁感應強度為 B的勻強磁場中，有一矩形線圖abcd可繞線圈平面內(nèi)垂直于磁感線的軸OO轉(zhuǎn)動，由線圈引出的導線ae和df分別與兩個跟線圈一起繞OO轉(zhuǎn)動的金屬圓環(huán)相連接，金屬圓環(huán)又分別與兩個固定的電刷保持滑動接觸，這樣矩形線圈在轉(zhuǎn)動中就可以保持和外電路電阻R形成閉合電路。圖乙是線圈的主視圖，導線ab和cd分別用它們的橫截面來表示。已知 ab長度為Li, bc長度為L2,線圈以恒定角速度 3逆時針車專動

14、。(只考慮單匝線圈)甲乙丙圖10(1)線圈平面處于中性面位置時開始計時，試推導t時刻整個線圈中的感應電動勢e的表達式；(2)線圈平面處于與中性面成。0夾角位置時開始計時，如圖丙所示，試寫出 t時刻整個線圈中的感應電動勢 e2的表達式；(3)若線圈電阻為r,求線圈每轉(zhuǎn)動一周電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。(其他電阻均不計)L2斛析：(1)矩形線圈abcd在磁場中車t動時，ab、cd切割磁感線，且轉(zhuǎn)動的半徑為=轉(zhuǎn)動時ab、cd的線速度v= 3=(2,且與磁場方向的夾角為cot ,所以，整個線圈中的感應電動勢e1=2BLvsint = BLL2sin cot。(2)當t=0時，線圈平面與中性面的夾角為()0,

15、則某時刻t時，線圈平面與中性面的夾角為(cot + (f) 0)故此時感應電動勢的瞬時值2= 2BLvsin( w t + 4 0) = BL1L2 s sin( w t + 4 0)(3)線圈勻速轉(zhuǎn)動時感應電動勢的最大值BL1L2， Em BLL23 故有效值 E= p =尸22回路中電流的有效值1=Bco L1L2R+ r2 R+ r根據(jù)焦耳定律知轉(zhuǎn)動一周電阻R上的焦耳熱為Bco L1L2Q= I2RTb：2 R+ r2.2.22 兀 兀 3 RBL1 L2co2oR+ r兀 3 RBL1 2L2 2R+ r2答案：(1) e1 = BLL2cosin cot(2) 2= BLL2co sin( w t + ()0)(3)已知發(fā)電機的輸出(15分)一小型發(fā)電機通過升壓、降壓變壓器把電能輸送給用戶,1 ： 5,兩個變壓器間的輸功率為50 kW輸出電壓為500 V,升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為電導線的總電阻為15降壓變壓器的輸出電壓為220 V,變壓器本身的損耗忽略不計，在輸電過程中電抗造成的電壓損失不計，求:(1)升壓變壓器副線圈的端電壓;(2)輸電線上損耗的電功率;(3)降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比。解析：(1)根據(jù)理想變壓器的電壓比與匝數(shù)比的關系有